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1、(10)申请公布号 CN 103650345 A (43)申请公布日 2014.03.19 CN 103650345 A (21)申请号 201280032957.3 (22)申请日 2012.07.23 61/511,021 2011.07.22 US 61/512,362 2011.07.27 US 61/513,508 2011.07.29 US 13/528,725 2012.06.20 US H03K 3/03(2006.01) G01R 31/28(2006.01) (71)申请人 辉达公司 地址 美国加利福尼亚州 (72)发明人 沃伊切赫雅各布波普 伊利亚斯埃尔金 皮内特古普塔 。
2、(74)专利代理机构 北京市磐华律师事务所 11336 代理人 董巍 谢栒 (54) 发明名称 部件分析系统及方法 (57) 摘要 描述部件特性分析系统和方法。在一实施例 中, 环形振荡器包括 : 至少一逆变级, 可操作以引 起信号转换 ; 目标部件, 对环形振荡器中信号转 换 (例如, 变化、 传播, 等等) 具有相对增加的作用 或影响 ; 以及输出部件, 用于输出该目标部件对 该信号转换作用的指示。目标部件可包括由一金 属层到另一金属层的多个通孔。由一金属层到另 一金属层的多个通孔可配置于单元中。通孔可对 应于通孔层。在示例性实施中, 输出耦接分析部 件。分析部件可包括由该通孔电阻到晶片改。
3、变的 关联, 并生成晶片MAP图。 分析部件可包括由该通 孔电阻到晶片的关联。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.12.31 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2012/047897 2012.07.23 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/016305 EN 2013.01.31 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 17 页 附图 25 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书17页 附图25页 (10)申请公布号 CN 103650345 A CN 103650345 A。
4、 1/2 页 2 1. 一种环形振荡器, 包括 : 至少一逆变级, 可操作以引起信号转换 ; 其中该逆变级穿过通孔层耦接另一部件, 其中 由通孔层耦合特性所致的电阻对信号穿过环路径的转换具有相对显著的作用 ; 以及 用于输出所述作用的指示的输出部件, 所述作用是该通孔电阻对所述信号的穿过所述 环形振荡器的信号转换施加的作用。 2. 如权利要求 1 所述的环形振荡器, 其中, 穿过所述通孔层的所述耦合包括在一层的 第一水平金属层部件、 在另一层的第二水平金属层部件、 耦合在一层的第一水平金属层部 件和在另一层的第二水平金属层部件的垂直部件。 3. 如权利要求 2 所述的环形振荡器, 其中, 该第。
5、一水平金属层部件、 该第二水平金属层 部件和该垂直部件被配置以形成为增加对错位的敏感度而缩小的耦合围合区域。 4. 如权利要求 2 所述的环形振荡器, 其中, 该第一水平金属层部件、 该第二水平金属层 部件和该垂直部件被配置以形成为减少对错位的敏感度而扩大的耦合围合区域。 5. 如权利要求 2 所述的环形振荡器, 其中与该第一水平部件和该第二水平部件相比, 该垂直部件是宽的。 6. 如权利要求 2 所述的环形振荡器, 其中与该第一水平部件和该第二水平部件相比, 该垂直部件是窄的。 7. 如权利要求 1 所述的环形振荡器, 其中该通孔电阻显著地高于驱动晶体管的沟道电 阻。 8. 一种方法, 包括。
6、 : 执行主导特性环形振荡过程 ; 以及分析所述主导特性环形振荡过 程的结果。 9. 如权利要求 8 所述的方法, 其中, 所述分析包括确定与主导通孔电阻环形振荡过程 的通孔电阻特性相关的延迟。 10. 如权利要求 8 所述的方法, 其中, 所述分析包括将与至少一个主导通孔电阻特性振 荡环相关的延迟关联到过程改变。 11. 如权利要求 8 所述的方法, 其中, 所述分析包括对晶体管速度的去卷积。 12. 如权利要求 8 所述的方法, 其中, 所述分析包括对金属电阻的去卷积。 13. 如权利要求 8 所述的方法, 其中所述分析包括 : 检查大围合环形振荡器, 其中通孔电阻对延迟的作用相对很小 ;。
7、 检查小围合环形振荡器, 其中通孔电阻对延迟的作用相对很大 ; 以及 确定由通孔间断点所致的通孔电阻差异。 14. 一种环形振荡器, 包括 : 至少一逆变级, 可操作以引起信号转换 ; 目标部件, 其对所述环形振荡器中的信号转换传播具有相对增加的作用或影响 ; 以及 输出部件, 其用于输出该目标部件对该信号转换的作用的指示。 15. 如权利要求 14 所述的环形振荡器, 其中该目标部件包括从一金属层到另一金属层 的多个通孔。 16. 如权利要求 15 所述的环形振荡器, 其中从一金属层到另一金属层的该多个通孔配 置于单元中。 17. 如权利要求 14 所述的环形振荡器, 其中该通孔对应于通孔层。
8、。 权 利 要 求 书 CN 103650345 A 2 2/2 页 3 18. 如权利要求 14 所述的环形振荡器, 其中该输出耦接分析部件。 19. 如权利要求 14 所述的环形振荡器, 其中该分析部件可包括由该通孔电阻到晶片改 变的关联, 并生成晶片图。 20. 如权利要求 14 所述的环形振荡器, 进一步包括耦接该环形路径以控制该信号状态 的控制部件。 权 利 要 求 书 CN 103650345 A 3 1/17 页 4 部件分析系统及方法 0001 相关申请 0002 本申请要求享受以下在先申请的权益和优先权 : 0003 申 请 号 为 61/511,021、 名 为 “Digi。
9、tal Extraction of Via Resistance and Failure Rate“( 律所卷号 NVID-P-SC-11-0129-USO), 提交于 2011 年 7 月 22 日 ; 0004 申请号为 61/512,362、 名为 “Digital Extraction of Metal Resistance and Capacitance“( 律所卷号 NVID-P-SC-11-0128-USO), 提交于 2011 年 7 月 27 日 ; 0005 申 请 号 为 61/513,508、 名 为 “Digital Extraction of Via Resista。
10、nce and Failure Rate“( 律所卷号 NVID-P-SC-11-0129-US02), 提交于 2011 年 7 月 29 日 ; 0006 申请号为 13/528,725、 名为 “Coupling Resistance and Capacitance Analysis Systems and Methods“( 律所卷号 NVID-P-SC-11-0128-USO), 提交于 2012 年 6 月 20 日 ; 以 上申请全文以引用方式合并至此处。 技术领域 0007 本发明涉及检测半导体芯片部件操作。特别地, 本发明涉及检测影响相关部件的 特性和特征。 背景技术 000。
11、8 电子系统和电路以现代社会的进步做出显著的贡献, 并用在许多应用中以得到有 利的结果。许多电子技术, 如数字计算机、 计算器、 音频设置、 视频设备和电话系统, 促进在 商业、 科学、 教育和娱乐等大部分领域中分析和交流数据的生产率提升和成本降低。 电子设 备执行操作的方式可对性能和结果具有显著的影响。然而, 传统尝试准确地分析与设备是 如何操作的不同方面相关的影响经常被限制并可能非常复杂。 0009 随着工艺尺寸的缩减 (例如, 随着推进半导体制程世代, 等等) , 经常变得越来越难 以一致地复制相同的准确模式。制程可变性可引起显著的产量下降导致硅的浪费。通孔和 接触变化是产量损失的显著原。
12、因, 因为它们非常具有挑战打印并通常需要金属和通孔 / 接 触层之间非常精细的定位。已设计并实施通孔电阻测量结构, 但过去的传统方法通常需要 模拟电阻测量 (例如, 直接通过示波器、 通过四探针方法、 其他方法、 开尔文技术, 等等) , 或 者是非常有限的数字尝试 (例如, 零或无穷大电阻、 仅检测开路, 等等) , 并且通常包括非常 大量的通孔 (例如, 百万个通孔, 等等) 。由于每个晶片可具有数百个芯片和多个通孔层 () , 在更详细或详细测量的传统尝试通常是非常困难的并可涉及显著的成本。 发明内容 0010 描述部件特性分析系统和方法。在一实施例中, 环形振荡器包括 : 至少一逆变级。
13、, 可操作以引起信号转换 ; 目标部件, 对环形振荡器中信号转换 (例如, 变化、 传播, 等等) 具有 相对增加的作用或影响 ; 以及输出部件, 用于输出该目标部件对该信号转换作用的指示。 目 标部件可包括由一金属层到另一金属层的多个通孔。 由一金属层到另一金属层的多个通孔 说 明 书 CN 103650345 A 4 2/17 页 5 可配置于单元中。通孔可对应于通孔层。在示例性实施中, 输出耦接分析部件。分析部件 可包括由该通孔电阻到晶片改变的关联, 并生成晶片 MAP 图。分析部件可包括由该通孔电 阻到晶片的关联。 0011 在一实施例中, 方法包括 : 执行主导特性环形振荡过程 ; 。
14、以及分析主导特性环形 振荡过程的结果。分析可包括确定与主导特性环形振荡过程的通孔电阻特性相关的延迟。 分析可包括将与至少一主导通孔电阻特性振荡环相关的延迟关联到过程改变。 分析可包括 去卷积 (例如, 晶体管速度、 金属电阻, 等等) 。 附图说明 0012 纳入本说明书和形成本说明书一部分的附图通过示例或不是通过限制的方式解 释本发明。该说明书所参考的附图, 除非特别说明, 应理解为不是按比例绘制的。 0013 图 1 为本发明一实施例中特性主导环形振荡器的方框图。 0014 图 2 为本发明一实施例中特性主导环形振荡器的方框图。 0015 图 3 为本发明一实施例中单元的方框图。 0016。
15、 图 4 为本发明一实施例中穿过集成电路一部分的侧视方框图。 0017 图 5 为本发明一实施例中晶片 MAP 图的方框图。 0018 图 6 为本发明一实施例中不同通孔屋对比 MAP 图的方框图。 0019 图 7A 为本发明一实施例中缺乏与晶体管速度相关的图形指示。 0020 图 7B 为与测量电阻高相关的图形指示的方框图。 0021 图8为本发明一实施例中具有对制程改变不同敏感度的通孔电阻RO的方框图。 图 9 为本发明一实施例中分析系统的方框图。 0022 图 10 为本发明一实施例中分析系统的方框图。 0023 图 11 为本发明一实施例中分析方法的流程图。 0024 图 12 为本。
16、发明一实施例中分析过程的流程图。 0025 图 13 为本发明一实施例中特性主导环形振荡器系统的方框图。 0026 图 14 为本发明一实施例中特性主导环形振荡器系统的方框图。 0027 图 15 为本发明一实施例中金属分析系统的方框图。 0028 图 16 为本发明一实施例中主导特性环形振荡器的方框图。 0029 图 17 为本发明一实施例中主导特性分析系统的方框图。 0030 图 18 为本发明一实施例中金属分析方法的流程图。 0031 图 19 为本发明一实施例中主导特性环形振荡过程的流程图。 0032 图 20 为本发明一实施例中分析过程的流程图。 0033 图 21 为本发明一实施例。
17、中耦合部件的方框图。 0034 图 22 为本发明一实施例中耦合部件的方框图。 0035 图 23 为本发明一实施例中晶体管的方框图。 0036 图 24 为本发明一实施例中晶体管的方框图。 0037 图 25 为本发明一实施例中电容改进配置的方框图。 具体实施方式 说 明 书 CN 103650345 A 5 3/17 页 6 0038 现参考优选实施和附图详细地描述地描述本发明。 虽然将结合优选实施例描述本 发明, 可以理解, 它们并不旨在于将本发明限于这些实施例。 相反的, 本发旨在涵盖替代、 改 进、 等价物, 其可包括于所附权利要求定义的发明范围和精神中。此外, 在本发明的以下详 细。
18、描述中, 对许多具体细节进行了阐述, 以便彻底理解本发明。然而, 本领域技术人员应该 清楚, 本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。 在其他实例中, 为避免本发明的不必 要地模糊方面, 公知的方法、 步骤、 部件、 和电路并未详细地描述。 0039 本系统和方法有利于分析各种部件的特性 (例如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) , 该 特征可用于各种其他分析 (例如, 生产分析、 过程分析, 等等) 。 0040 在一实施例中, 新型的特性主导环形振荡器系统包括一部件或部件的类型 (例如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) , 其对环形振荡器中的信号传播具有相对增加的作用或影响 (例 如, 。
19、时间、 延迟, 等等) 。可分析所得到的频率, 以指示主导部件特性或特征, 其可用于确定制 作和操作问题的指示。可以理解, 主导特性部件可以各种方式作用或影响信号转换传播。 主导特性可作用从一部件到另一部件的信号传化。在一实施例中, 主导特性部件 (例如, 通 孔电阻、 接触电阻, 等等) 耦接环形振荡器的路径。主导特性可作用从一状态到另一状态变 化的信号转换 (例如, 逻辑 0、 逻辑 1、 低电压、 高电压, 等等) 。在一实施例中, 主导特性部件 (例如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) 耦接环形振荡器的逆变部件 (inversion component) 的 供电路径。 关于主导特性环。
20、形振荡器的其他信息和延迟指示的分析在以下具体实施例部分 阐述。 0041 图 1 为本发明一实施例中特性主导环形振荡器 100 的方框图。特性主导环形振荡 器100包括逆变部件111、 逆变部件112、 逆变部件113、 目标部件121、 目标部件122、 目标部 件 123、 控制部件 140 和输出 175。逆变部件可操作以引起信号中至少一各自的逆变转换。 信号中的逆变转换或传播到随后的逆变部件受目标部件 121、 122 和 123 的各自 “主导” 特 性的影响 (例如, 被延迟, 等等) 。在一实施例中, 目标部件 (例如, 通孔、 接触, 等等) 包括增加 的或主导的电阻特性 (例。
21、如, 增加的通孔电阻、 增加的接触电阻, 等等) 。控制部件 140 可操 作以控制信号的状态。输出 175 可操作以转出信号。 0042 在一实施例中, 目标部件的主导特性 (例如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) , 与另一部 件 (例如, 逆变部件、 控制部件, 等等) 相比, 具有对信号转换或传播 (例如, 计时、 延迟, 等等) 相对增加或更大的作用或影响。在示例性实施中, 增加的作用影响所得到的输出频率。在 示例性实施中, 与另一部件 (例如, 逆变部件、 控制部件, 等等) 的电阻相比目标部件的电阻 越大越高, 与其他部件 (例如, 逆变部件电阻、 控制部件电阻, 等等) 电阻相。
22、对目标部件对信 号转换延迟的作用越大或越显著。在一实施例中, 在特定振荡环的主导目标部件是同类的 (例如, 通孔层 2、 通孔屋 3、 金属层 2, 等等) 。 0043 在一实施例中, 创新的方面包括增加对目标部件的负载 (例如, 通孔电阻、 接触电 阻, 等等) 、 或增加在环振荡器的其他部件 (例如, 逆变级、 控制部件, 等等) 之间的耦合部件。 在示例性实施中, 环振荡器的部件或阶段间的耦合电阻负载包括增加在主导特性环形振荡 器的耦合路径 (例如, 两逆变级间的耦合路径中通孔更多) 中的通孔的数目。可增加通孔, 直 到与通孔相关的电阻对与环形振荡器路径相关的频率变化具有主导的或增加的。
23、作用。 0044 图 2 为本发明一实施例中特性通孔电阻主导环形振荡器 200 的方框图。通孔电 阻主导环形振荡器 200 包括逆变部件 211、 逆变部件 212、 逆变部件 213、 通孔电阻主导部件 说 明 书 CN 103650345 A 6 4/17 页 7 221、 通孔电阻主导部件 222、 通孔电阻主导部件 223、 控制部件 230 和输出 275。逆变部件 可操作以引起信号中至少一各自的逆变转换。通孔电阻主导部件耦合各自的逆变部件、 并 传播各自的逆变部件间的信号。信号中逆变的转换或传播 (例如, 计时、 延迟, 等等) 至随后 的逆变部件, 受通孔电阻主导耦合部件 (例如。
24、, 221、 222、 223, 等等) 的各自主导特性的作用。 控制部件230可操作以控制信号的状态。 在一实施例中, 控制部件包括耦接到使能信号232 的与门 231。输出 275 可操作以输出信号。 0045 在一实施例中, 从一金属层部件 (例如, 241、 242、 248、 249, 等等) 到另一金属层部 件 (例如, 251、 252、 258、 259, 等等) 的 “其他” 通孔 (例如, 271、 272、 273、 274、 297、 298、 299, 等 等) 包括在两依次逆变部件 (例如, 212、 223, 等等) 之间。虽然 “其他” 通孔包括在逆变部件 21。
25、2 和 223 之间, 可以理解,“其他” 通孔还可包括在其他部件之间 (例如, 211 和 212、 213 和 230, 等等) 。在一实施例中, 主导通孔连接在金属层 M2 和 M3 之间。 0046 在示例性实施中, 环形振荡器 (RO) 逆变级连接穿过单一类型的孔 (例如, 单个通孔 层、 两通孔层, 等等) 。RO 逆变级连接还可穿过各种类型通孔 (例如, 多通孔层, 等等) 。在一 实施例中, 在一金属层中的通孔形成主导通孔电阻, 在其他金属层中的通孔对信号转换传 播的通孔电阻的作用可以忽略。 0047 在一实施例中, RO 逆变级间目标部件 (例如, 连接、 通孔、 接触, 等。
26、等) 的电阻明显大 于 (例如, 100 倍、 500 倍、 1000 倍, 等等) RO 逆变级的其他方面 (例如, 晶体管, 等等) 的电阻。 在一实施例中, 当通孔和接触电阻负载显著高于驱动晶体管的沟道电阻的电阻时, 环形振 荡器频率更可为通孔 / 接触链电阻的函数而不是晶体管速度的函数。有可能, 晶体管速度 变化甚至将不需要析出因数。在一实施例中, 逆变部件包括低沟道电阻驱动器。随着晶体 管速度变得不显著, 频率可更直接和一致地转换为通孔或接触电阻。 在一实施例中, 一种类 型的通孔或接触电阻构成 RO 总电阻的主导部分, 通孔或接触主导 RO 可用于数字化测量每 个芯片上的通孔或接触。
27、电阻。 0048 在一实施例中, 用单元中多个通孔 (例如, 100、 250, 等等) 来在单元中组织通孔连 接。图 3 为本发明一实施例中单元的顶视方框图。单元包括通常在一金属层中通常以 320 所示的金属部件和在另一金属层中通常以 310 所示的金属部件, 以 310 所示的金属部件可 选择地由通常以 330 所示的通孔耦合。在示例性实施中, 在一金属层中的金属部件 320 定 向在第一方向上 (例如, 平行于芯片的第一侧、 芯片第一侧的对角, 等等) , 金属部件330定向 在与第一方向垂直的方向上。这些单元的一些 (例如, 2 个、 3 个、 4 个, 等等) 可被串于每级 间, 这。
28、样每个逆变器穿过通孔层 (例如, 通孔 2、 通孔 3, 等等) 多次 (例如, 200 次、 250 次、 300 次, 等等) 串联。 0049 图 4 为本发明一实施例中通过集成电路一部分的侧视方框图。电路包括金属层 410、 通孔层 420、 金属层 430、 通孔层 440、 金属层 450、 设备层 460、 和基底层 470。 0050 RO 逆变级 (例如, 通孔 2 层电阻, 等等) 间的 “其他” 电阻可增加阶段延迟 (例如, 10 倍、 20 倍, 等等) 。在一实施例中, 近 90% 的延迟可来自或归因于 RO 逆变级间的通孔 2 电阻。 在示例性实施中, 晶体管速度 。
29、10% 的变化改变频率 1%, 通孔电阻 10% 的变化改变频率 9%。 0051 在示例性实施中, RO 被设计以由通孔 2 电阻限制的频率振荡, 其中逆变器沟道电 阻近 200 欧姆 (注意 : 不算接触 / 金属电阻) , 逆变级延迟近 10 皮秒 (3X 通孔链单元电阻 (例 如, 300 个通孔 2) 近 25,000 欧姆) , 通孔 2RO 级延迟近 100 皮秒。在示例性实施中, 通孔电 说 明 书 CN 103650345 A 7 5/17 页 8 阻是主导, RO 频率接近于通孔 2 电阻。 0052 在一实施例中, 主导特性作用于供给环形振荡器的部件的电压, 其反作用于环。
30、形 振荡器中的信号转换。在示例性实施中, 主导特性部件 (例如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) 耦 接环形振荡器的逆变部件 (inversion component) 的供电路径。图 13 为本发明一实施例 中特性主导环形振荡系统1300的方框图。 特性主导环形振荡系统1300包括供电系统1301 和振荡环 1302。供电系统 1301 包括轨 (rail) 1351、 目标部件 1321、 目标部件 1322、 目标部 件 1323、 目标部件 1329、 可编程控制器 1330 和轨 1352。 0053 环形振荡器 1301 包括逆变部件 1311、 1312、 1313 和 1314。
31、。在一实施例中, 环形振 荡器 1302 可包括可操作以控制信号状态 (例如, 类似于控制部件 140, 等等) 的控制部件 (图 未示) 、 和可操作以输出信号 (例如, 类似于输出 175, 等等) 的输出。 0054 特性主导环形振荡器系统 1300 的部件共同操作以转换信号 (例如, 转换信号逻辑 状态、 转换信号电平, 等等) 。 环形振荡器1302可操作以引起信号中至少一各自的逆变转换。 被可编程控制器 1330 选择的各自目标部件作用于信号转换。在一实施例中, 由供给环形振 荡器的逆变部件的电源电压水平 (power voltage level) 作用 (例如, 延迟, 等等) 。
32、于穿过 环形振荡器的信号中逆变的转换或传播。在示例性实施中, 由目标部件 (例如, 1321、 1322、 1323 和 1329, 等等) 的各自选择或激活部分地确定供给逆变部件 1311、 1312、 1313、 1314 和 1315 的电源电压水平。可以理解, 环形振荡器可具有各种奇数 (例如, 3、 5、 7, 等等) 个逆变 部件。在示例性实施中, 可编辑的控制器包括被选择性使能 (例如, 由 EN1、 EN2、 EN3、 ENn, 等 等) 的休眠晶体管 (例如, 1331、 1332、 1333、 和 1339, 等等) 。由所选择的目标部件引起的从 轨 1301 电压降确定供。
33、给轨 1302 的电压。电压降可来自 VDD。 0055 在一实施例中, 控制模式 (例如, ENO 激活, 等等) 的 VDD 被缩到 (shorted) 逆变部 件。 0056 在一实施例中, 目标部件 (例如, 通孔、 接触, 等等) 包括增加的或主导的电阻特性 (例如, 增加的通孔电阻、 增加的接触电阻, 等等) 。在一实施例中, 目标部件的主导特性 (例 如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) 具有对经过环形振荡器的信号转换或传播 (例如, 计时、 延 迟, 等等) 增加或相对更大的作用或影响。在示例性实施中, 增加的作用影响所得到的输出 频率。在示例性实施中, 所选择的目标部件的电阻。
34、越大或越高, 供给逆变器的电压越低, 信 号的转换越慢。在一实施例中, 所提供的电流为 DC, 没有或极小的 AC 消除或大大地减少与 电容相关的作用。在示例性实施中, 包括在电力供给中的目标部件消除或大大地减少作用 于与其他部件相关的环形振荡器过程 (例如, 环形振荡器逆变器制作过程作用可被析出因 数, 等等) 。 0057 图 14 为本发明一实施例中特性主导环形振荡系统 1400 的方框图。 0058 特性主导环形振荡器系统 1400 类似于特性主导环形振荡器系统 1300, 除了目标 部件 1423 指向金属层 2 的主导特性而不是通孔层 3 的主导特性。特性主导环形振荡系 统 140。
35、0 包括供电系统 1401 和振荡环 1402。供电系统 1401 包括轨 (rail) 1451、 目标部件 1421、 目标部件 1422、 目标部件 1423、 目标部件 1429、 可编程控制器 1430 和轨 1452。环形 振荡器 1401 包括逆变部件 1412、 1413、 1414 和 1415。在示例性实施中, 可编辑的控制器包 括被选择性使能 (例如, 由 EN1、 EN2、 EN3、 ENn, 等等) 的休眠晶体管 (例如, 1431、 1432、 1433、 和1439, 等等) 。 在一实施例中, 环形振荡器1402可包括可操作以控制信号状态 (例如, 类似 说 明。
36、 书 CN 103650345 A 8 6/17 页 9 于控制部件 140, 等等) 的控制部件 (图未示) 、 和可操作以输出信号 (例如, 类似于输出 175, 等等) 的输出。 0059 目标部件对信号转换 (例如, 状态变化、 传播, 等等) 的作用可为各种特性的函数或 目标部件特征的函数。目标部件可包括各种性质 (例如, 电阻、 电容, 等等) , 其这些性质可 为与目标部件 (例如, 可为 M2/Via2/M3 错位 (misalignment) 的函数、 尺寸的函数、 间距的函 数、 金属填充的函数、 CMP 的函数, 等等) 相关的过程或特性的函数。 0060 在一实施例中,。
37、 RO 频率接近于通孔 / 接触电阻。RO 频率和通孔接触电阻可为各种 光刻重叠错位、 光刻、 CMP 的函数, 等等。在一实施例中, 光刻具有非常特性的标志。在示例 性实施中, 光刻为非常的布局依赖性。一布局中的小位移可指示另一布局中非常显著的位 移。 0061 在一实施例中, 可配置目标部件以对应于或说明各种特性或特征 (例如, 错位、 瑕 疵、 误差、 其他影响, 等等) 。在实施例中, 改进 (例如, 改变配置、 改变宽度、 改变长度、 更具光 刻敏感度, 等等) 在通孔主导电阻负载中部件 (例如, 通孔部件、 金属层部件, 等等) 的布局或 配置, 以使其对各种特性或特征 (例如, 。
38、错位、 瑕疵、 误差、 其他影响, 等等) 更敏感。 0062 可以理解, 目标部件的通孔类型可包括各种通孔电阻主导特性 (例如, 宽通孔、 窄通孔、 多个通孔, 等等) 。在示例性实施中, 若一类具有特定敏感度 (例如, 窄通孔围合 (narrow via enclosure) , 等等) 的 RO 开始偏差越强烈, 可做出决定归因于特性或特征 (例 如, 错位、 瑕疵、 误差、 其他影响, 等等) 的偏差或特定布局类型的其他敏感度。 0063 图8为本发明一实施例中具有对制程改变不同敏感度的通孔电阻RO的方框图。 配 置810指示配置第一水平金属层部件811、 第二水平金属层部件812和垂。
39、直通孔部件813以 形成减小的耦合围合区域。可对错位增加的敏感度实施减小的耦合围合区域。配置 820 指 示在垂直通孔部件 823 中的位移移动通孔外侧或跨越围合区域, 并不很好的耦合第一水平 金属层部件 821 和第二水平金属层部件 822。配置 830 指示配置第一水平金属层部件 831、 第二水平金属层部件 832 和垂直通孔部件 833 以形成增大的耦合围合区域。可对错位减少 的敏感度实施增大的耦合围合区域。配置 840 指示在垂直通孔部件 843 中的位移不移动通 孔外侧也不跨越围合区域, 并仍然相当好的耦合第一水平金属层部件 841 和第二水平金属 层部件 842。在一实施例中, 。
40、通孔的宽度可为 50 纳米, 金属部件的宽度为 100 纳米。在示例 性实施中, 从位于中心通孔的边缘到金属层的边缘的悬垂距离为 50 纳米。 0064 在一实施例中, 具有对制程不同敏感度的多个通孔敏感RO。 在示例性实施中, 检查 一通孔层的 RO 组合, RO 帮助识别问题的根本原因。可编程的错位可用于量化错位的数量。 0065 在一实施例中, 目标部件对临界尺寸或大小敏感。 在示例性实施中, 在通孔底具有 相对小的临界尺寸, 在通孔顶具有相对大的临界尺寸。 0066 RO 输出的结果可用作制造过程监控。在一实施例中, 结果为方便的数字形式。过 程监控还可在各种级别的粒度 (例如, 每个。
41、部件、 每个芯片、 每个晶片, 等等) 和各种类型的 故障 (例如, CP、 FT, 等等) 上方便地执行。还可在掩模中具有多个测试点或范围。通孔和接 触电阻改变可用于评估通孔和接触保障率。在一实施例中, 可通过每芯片示例的最小值和 更优化地实施。 在示例性实施中, 由于表面电阻变化和刻蚀改变, 可期望一些晶片水平的改 变, 但随着更高密度的点, 可识别中间掩模 (reticle) 或 (光刻) 掩模系统水平。 0067 随着这些结果, 晶片 MAP 图可用于检测在晶片水平的电阻间断点。图 5 为本发明 说 明 书 CN 103650345 A 9 7/17 页 10 一实施例中晶片 MAP 。
42、图的方框图。在图表 510 中所示为强烈的条纹图形。 0068 在表 511 中指示两顶芯片具有低于 30% 的产量。在图表 510 中所示为无或微弱的 条纹图形。表 511 指示每个中间掩模 8 个芯片。在一实施例中, 在晶片的每个芯片中不存 在其他通孔 2 测试结构。 0069 在一实施例中, 即使在通孔电阻中的小变化可形成非常明显的图形, 然后该图形 可与低产量芯片相关。然后, 显著的产量差异可用于推断增加的通孔故障率。因此, 将芯片 故障与跨越晶片的通孔电阻中的间断点关联可为识别产量贬低者的另一工具。 在一实施例 中, 具有高通孔 / 接触电阻的至少一各自 RO 到逆变级, 通孔和接触。
43、层的晶体管电阻能够观 察具有 RO 的通孔和接触层。平均多个通孔 / 接触类型或水平还可用于减去减少存在光刻 所造成缺陷的晶片级别标识。 最终提出队还可集中在可忽略具有高通孔故障率芯片的新问 题。还可以与仅仅产量相比更多指标或更大粒度 (例如, 通孔 2 电阻、 产量问题原因的指示, 等等) 追踪或量化制程提升。图 6 为本发明一实施例中不同通孔屋对比 MAP 图的方框图。 图610对应通孔3目标部件主导环形振荡器。 图620对应通孔2目标部件主导环形振荡器。 在一实施例中, 除了通孔 3 主导电阻负载, 在相同位置 RO 相同。 0070 图 7A 为本发明一实施例中缺乏与晶体管速度相关的图。
44、形指示。在一实施例中, 目 的在于测量接触电阻而不是晶体管速度。图 7B 为与测量电阻高相关的图形指示的方框图。 在一实施例中, 以四点探针测量的接触电阻具有强关联。 0071 可以理解, 虽然经常依据通孔电阻描述本说明书, 还可分析各种电阻 (例如, 通孔 电阻、 接触电阻, 等等) 以利于过程监控。在示例性实施中, 延迟或晶体管速度被环形振荡 器转换成数字值以增加固定周期的计数器。数字计数器结果可由多种装置 (例如, 描述链、 JTAG 链, 等等) 读出。因此, 环形振荡器 (RO) 频率与传统装置尝试相比, 可在高容量 ATE 检 验器上非常廉价地测量。 0072 图 9 为本发明一实。
45、施例中分析系统 900 的方框图。分析系统 900 包括特性主导环 形振荡器系统910和分析部件920。 可以理解, 特性主导环形振荡器系统910可包括各种实 施 (例如, 100、 200、 1300、 1400, 等等) 。特性主导环形振荡器 910 可包括至少一目标部件 (例 如, 121、 221、 1321、 1421, 等等) 。 0073 特性主导环形振荡器 910 可包括至少一控制部件 (例如, 140、 230, 等等) 。可以理 解, 分析部件 920 可包括各种实施。在一实施例中, 特性主导环形振荡器 910 的输出送入分 析部件 920 中。分析部件 920 可包括在带。
46、有特性主导环形振荡器 910 芯片上的部件、 离开 特性主导环形振荡器 910 芯片的部件、 在芯片上和离开芯片的部件的组合。还可以理解, 分 析部件 920 可执行各种不同分析。在示例性实施中, 分析可包括转换延迟、 电阻电源消耗的 确定、 制造过程服从 (compliance) 和缺陷, 等等。 0074 图 10 为本发明一实施例中分析系统 1000 的方框图。分析系统 1000 包括特性主 导环形振荡器 1010 和分析部件 1020。特性主导环形振荡器 1010 包括含有逆变部件 1011、 1012、 1013的振荡环, 目标部件1021、 1022、 1023, 以及耦合环路径的。
47、控制器1031。 输出1004 由特性主导环形振荡器 1010 向分析部件 1020 前进。分析部件 1020 包括计数器 1021 和处 理部件 1022。还可以理解, 分析部件 1020 可执行各种不同分析。在示例性实施中, 分析可 包括转换延迟、 电阻电源消耗的确定、 制造过程服从 (compliance) 和缺陷, 等等。 0075 图11为本发明一实施例中分析方法1100的流程图。 在一实施例中, 分析方法1100 说 明 书 CN 103650345 A 10 8/17 页 11 由分析部件 (例如, 920、 1020, 等等) 执行。 0076 在区块 1110 中, 执行主导。
48、特性环形振荡过程。在一实施例中, 主导特性环形振荡 过程包括信号的拉上 (pull up) 和拉下 (pull down) , 其中主导特性作用于至少一转换信号 逆变到随后部件。主导特性可与目标部件特性相关联。在示例性实施中, 振荡包括逻辑 1 状态与逻辑 0 状态间的转换。在一实施例中, 第二逻辑状态与第一逻辑状态相反或相逆变。 在一实施例中, 主导特性作用 (例如, 通孔电阻、 接触电阻, 等等) 增加, 或使转换传播延迟更 长或更大, 或若主导特性不作用于转换否则将需要更大。 在一实施例中, 所得延迟大到其主 导环形振荡器频率。在示例性实施中, 延迟可数字化测量。 0077 在区块 11。
49、20 中, 执行分析过程。在一实施例中, 分析主导特性通孔环形振荡器过 程的结果 (例如, 类似于区块 1110, 等等) 。可以理解, 可执行各种不同的分析。分析可洞察 各种特性和特征 (例如, 金属通孔电阻和配置、 接触电阻和配置, 等等) , 这些特性和特征可 用于提高过程并提高过程建模。各种部件 (例如, 通孔层、 接触层、 金属层, 等等) 的显著偏差 可送回到过程队。由环形振荡器得到该信息能够跨越许多生产进行高容量数据收集, 这有 利于更准确的统计分析各种问题 (例如, 过程漂移、 失灵、 操作困难, 等等) 。 0078 图 12 为本发明一实施例中分析过程 1200 的流程图。在示例性实施中, 分析过程 1200类似于区块1120的分析过程。 在示例性实施中, 分析过程1200类似于由分析部件 (例 如, 920、 1020, 等等) 执行的分析。 0079 在区块 1210 中, 接收与主导特性相关的指示。在一实施例中, 指示包括信号中转 换, 。